Piezoelektrische Materialien
 Quarz
Quarz bietet alle in der Einleitung genannten Voraussetzungen und ist deshalb ein ideales Material für Sensoren. Es kann synthetisch hergestellt werden und besitzt weitere, messtechnisch vorteilhafte Eigenschaften. So ist synthetischer Quarz beispielsweise bis zu Temperaturen von 400 °C einsetzbar. Aus Quarz lassen sich sowohl druck- als auch schubempfindliche Elemente schneiden. Laufen die zu prüfenden Prozesse schnell und dynamisch ab, erweist sich die hohe Eigenfrequenz des Quarzes als vorteilhaft. Beim Messen langsamer, quasistatischer Vorgänge verursacht das annähernd weglose Messen minimale Messfehler.
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 PiezoStar®
Die PiezoStar-Kristalle gehören zur Familie der Kalzium-Gallogermanate, welche Quarz-ähnliche Verbindungen sind. Aufgrund der gleichen kristallographischen Symmetrieklasse sind beim PiezoStar-Kristall die gleichen Kristallschnitte wie beim Quarz möglich (Longitudinal-, Transversal- und Schubschnitt). Im Gegensatz zu Quarz besitzen PiezoStar-Kristalle keinen Phasenumwandlungspunkt unterhalb des Schmelzpunktes (oberhalb von 1300 °C). Dies erklärt die ausgezeichnete Stabilität dieser Kristalle bis zu extremen Temperaturen. Daher sind die PiezoStar-Kristalle prädestiniert für den Einsatz in Höchsttemperatur-Umgebungen wie zum Beispiel in Verbrennungsmotoren. Zusätzlich weisen sich die PiezoStar-Kristalle mit einer hohen Empfindlichkeit aus und sind wie Quarz ebenfalls synthetisch herstellbar. Jedoch ist die Belastbarkeit geringer und die Kosten zur Züchtung höher als bei Quarz.
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 Piezokeramik
Neben den einkristallinen Piezoelementen wie Quarz oder PiezoStar® können auch polykristalline Formen, so genannte Keramiken, piezoelektrische Eigenschaften aufweisen. Dabei findet vor allem die Blei-Zirkonat-Titanat-Verbindung (PZT) bei der Sensorik Verwendung. Diese Piezoelemente lassen sich mit geringen Kosten in grossen Mengen synthetisch herstellen. Dabei wird der Herstellungsprozess des Sintern verwendet. Die Vorteile dieser Piezokeramiken liegen vor allem in der günstigen Herstellung sowie der hohen Empfindlichkeit. Jedoch weisen sie eine relativ niedrige Temperaturstabilität auf (kann nur bis zu Temperaturen von 250 °C eingesetzt werden). Zudem kann der vorhandene Pyroeffekt die Messwerte verfälschen. Beim Pyroeffekt verformt sich die Gitterstruktur vom Piezoelement bei einwirkender Temperaturveränderung. Dies hat wiederum eine Ladungserzeugung zur Folge. Bei Messungen bei welcher nicht die Temperaturänderung die relevante Grösse ist, sondern eine andere einwirkende Kraft, kann diese Temperaturänderung die relevante Messung verfälschen. zurück zu Piezoeffekt |
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